ES2259783T3 - Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico. - Google Patents

Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico.

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Abstract

Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico, caracterizado porque se seca por pulverización una disolución acuosa de nicotinato amónico, y el ácido nicotínico, obtenido mediante el secado por pulverización, se somete a un tratamiento térmico posterior en una capa fluidizada a 100 hasta 200ºC, preferentemente a 130 hasta 170ºC, o bajo presión reducida, preferentemente a menos que 50 mbar, a 70 hasta 150ºC, preferentemente a 80 hasta 250ºC.

Description

Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la preparación de ácido nicotínico a partir de disoluciones acuosas de nicotinato amónico.
Un procedimiento conocido para la preparación de ácido nicotínico se basa en la oxidación de 3-metilpiridina (\beta-picolina) con oxígeno del aire en presencia de agua y bajo catálisis heterogénea. Este procedimiento presenta, sin embargo, la desventaja de que en una reacción secundaria, una parte de la 3-metilpiridina, mediante una serie de etapas de oxidación e hidrólisis, se descompone en amoníaco, el cual forma con el producto principal, ácido nicotínico, nicotinato amónico. Este último es, al contrario que el ácido nicotínico libre, soluble en agua y dificulta de esta forma el tratamiento de la mezcla de productos, además, esto implica una pérdida de rendimiento, si no puede ser transformado nuevamente en ácido nicotínico. Esto último es posible, por ejemplo, mediante adición de un ácido fuerte, con lo cual se origina sin embargo la sal amónica de este ácido, la cual debe ser separada y eliminada como residuo. Además, hay que tener en cuenta aquí que el ácido nicotínico, como derivado piridínico, también puede reaccionar como base y formar una sal con un exceso de los ácidos fuertes.
La misión de la presente invención era, por lo tanto, la puesta a disposición de un procedimiento que permita la transformación de nicotinato amónico en ácido nicotínico, sin la adición de coadyuvantes y sin que se produzcan residuos.
Esta misión se resuelve de acuerdo con la invención mediante el procedimiento según la reivindicación 1.
Es conocido a partir del documento DE-A-24 35 134 que una disolución acuosa de nicotinato amónico se puede transformar en ácido nicotínico mediante secado por pulverización. En este caso el amoníaco se escapa junto con el agua en el gas de escape del secador por pulverización.
El ácido nicotínico obtenido después del secado por pulverización contiene todavía en cada caso, en función de la temperatura de secado, pequeñas cantidades de nicotinato amónico. Se ha encontrado que mediante un tratamiento térmico posterior en una capa fluidizada (secador rotatorio) a 100ºC hasta 200ºC, preferentemente a 130 hasta 170ºC, éstas se pueden reducir aún más. La porción eventualmente obtenida en este caso de ácido nicotínico en forma de polvo puede reciclarse en el secador por pulverización.
Como alternativa a este tratamiento posterior en una capa fluidizada (secador rotatorio), puede realizarse también un tratamiento posterior a presión reducida (vacío parcial o bien vacío) y a una temperatura más baja. La presión aquí utilizada se sitúa de forma favorable por debajo de 100 mbar, preferentemente por debajo de 50 mbar. La temperatura es aquí de forma conveniente de 70 a 150ºC, preferentemente de 80 a 120ºC. Se alcanzaron resultados especialmente buenos a 10 hasta 15 mbar, a 80 hasta 90ºC y una duración del tratamiento de ½ hasta 1 h. A esta baja temperatura, las pérdidas por sublimación son mínimas y se obtiene un producto con transparencia excelente, por lo tanto sin descoloración.
El secado por pulverización se lleva a cabo de forma preferente a una temperatura del gas de secado (a la entrada) de 160 a 250ºC. Es adecuado como gas de secado el aire o un gas inerte, tal como nitrógeno o argón. La temperatura a la salida se mantiene de forma favorable por debajo de 110ºC, para evitar una sublimación del producto.
De forma preferente, el secado por pulverización se lleva a cabo en un secador por pulverización de lecho fluido. Tales secadores por pulverización de lecho fluido están disponibles, por ejemplo, de la compañía Niro A/S en DK-2860 Söborg/Dinamarca con la denominación FSD®.
De forma preferente, el procedimiento de acuerdo con la invención se realiza con una disolución de nicotinato amónico, la cual se obtiene mediante adición de amoníaco a la disolución bruta acuosa, eventualmente concentrada, proveniente de la oxidación catalítica de 3-metilpiridina. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante introducción dosificada de amoníaco gaseoso o acuoso en una columna de absorción, a la que se conduce la mezcla de reacción gaseosa proveniente del reactor de oxidación y se elimina la disolución de nicotinato amónico como producto de sumidero, así como el exceso de agua por la parte superior del reactor.
El amoníaco necesario para la preparación de la disolución de nicotinato amónico se retira aquí preferentemente total o parcialmente del gas de escape del secado por pulverización. Para esto, por ejemplo, el gas de escape del secador puede enfriarse por debajo del punto de condensación, y separarse el agua amoniacal condensada y reconducirse a la absorción de ácido nicotínico. Puesto que, como ya se ha mencionado anteriormente, en la oxidación de 3-metilpiridina se producen por lo demás pequeñas cantidades de amoníaco como producto secundario, resulta en conjunto un exceso de amoníaco, de tal forma que con un grado de efectividad suficiente del retorno de amoníaco en funcionamiento continuo se pueda prescindir completamente de una conducción de amoníaco desde el exterior.
De igual forma, el agua contenida en el gas de escape del secado por pulverización se reconduce preferentemente, total o parcialmente, al reactor de oxidación. Puesto que en la oxidación de 1 mol de 3-metilpiridina a ácido nicotínico se obtiene, en condiciones ideales, 1 mol de agua, resulta un pequeño exceso de agua, el cual se ha de eliminar de forma adecuada de la instalación. Igualmente se reconduce por ejemplo 3-metilpiridina, por ejemplo existente sin reaccionar, de forma ventajosa al reactor de oxidación. Además, es posible suministrar, en una instalación de trabajo continuo para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención, como agente de oxidación en funcionamiento estacionario, oxígeno puro en vez de aire, y conducir el gas de secado en circuito cerrado, de tal forma que resulte una instalación con una pérdida mínima de gas.
Una ventaja del procedimiento de acuerdo con la invención consiste también en que el ácido nicotínico, así obtenible, fluye libremente sin tratamiento adicional y apenas tiende a apelmazarse incluso a una alta temperatura y una elevada humedad del aire. Además, puede ajustarse el tamaño de partícula del producto a un valor deseado mediante una variación de los parámetros de funcionamiento del secado por pulverización.
En la figura 1 se representa esquemáticamente, a modo de ejemplo, una instalación de trabajo continuo adecuada para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención. Significan en particular:
1.
Reactor de lecho fijo con catalizador
2.
Columna de absorción para la condensación parcial de la mezcla de reacción
3.
Neutralización (adición de amoníaco)
4.
Secador por pulverización
5.
Aportación del gas de secado (aire caliente o circuito de gas inerte)
6.
Gas de escape del secador por pulverización
7.
Columna para la condensación parcial de agua y amoníaco
8.
Reconducción de gas al reactor
9.
Gas de escape para su tratamiento
10.
Tratamiento del gas de escape (por combustión)
11.
Mezclador/precalentador
12.
Retirada del producto (ácido nicotínico)
13.
Alimentación de 3-metilpiridina al reactor
14.
Alimentación de oxígeno (aire) al reactor
15.
Alimentación de agua (vapor) al reactor
16.
Alimentación de amoníaco para la neutralización
17.
Reconducción de amoníaco(agua)
Los siguientes ejemplos ilustran la realización del procedimiento de acuerdo con la invención, sin que ésta haya de verse ninguna limitación.
Ejemplo 1
En un secador por pulverización de lecho fluido (Niro FSD®-4, diámetro 1,2 m, altura 2,5 m) se pulverizaron 15 l/h de una disolución acuosa de nicotinato amónico (40% en peso de ácido nicotínico, 6% en peso de amoníaco). La temperatura de entrada del gas de secado (nitrógeno) se elevó a 220ºC, la temperatura de salida a 100ºC. La temperatura interna de lecho fluido se elevó a 70ºC. Se obtuvo un producto libremente fluyente con un 89% en peso de ácido nicotínico y un 11% en peso de nicotinato amónico con una humedad residual de 0,05%, una densidad aparente de 0,4 kg/l y un tamaño medio de partícula de 451 \mum.
Ejemplo 2
El granulado obtenido por pulverización de ácido nicotínico obtenido de acuerdo con el Ejemplo 1 se calentó en un lecho fluido durante 45 min con aire a una temperatura máxima de 170ºC. El granulado, así tratado, tenía un contenido en ácido nicotínico de 99,3% y una densidad aparente de 0,44 kg/l. El producto continuaba siendo libremente fluyente incluso después de un almacenamiento durante 48 h a 50ºC y una humedad relativa del aire del 100%.
Ejemplo 3
A partir del condensado de la mezcla de reacción de la oxidación en fase gaseosa de 3-metilpiridina con aire, en presencia de agua, con un catalizador de lecho sólido se consiguió, mediante adición de amoníaco, una disolución de nicotinato amónico aproximadamente al 30%. Esta disolución se pulverizó en un secador por pulverización de laboratorio (fabricante: Büchi AG, Suiza). Para una temperatura de entrada del gas de secado de 250ºC y una temperatura de salida de 162ºC se obtuvo, con un caudal de paso de nitrógeno de 600 ml/min, ácido nicotínico con un contenido del 99% al 100%.
Para una temperatura de entrada de 200ºC y una temperatura de salida de 130ºC se obtuvo, con un caudal de paso de nitrógeno de 600 ml/min, ácido nicotínico con un contenido del 96,9%.

Claims (6)

1. Procedimiento para la preparación de ácido nicotínico, caracterizado porque se seca por pulverización una disolución acuosa de nicotinato amónico, y el ácido nicotínico, obtenido mediante el secado por pulverización, se somete a un tratamiento térmico posterior en una capa fluidizada a 100 hasta 200ºC, preferentemente a 130 hasta 170ºC, o bajo presión reducida, preferentemente a menos que 50 mbar, a 70 hasta 150ºC, preferentemente a 80 hasta 250ºC.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el secado por pulverización se lleva a cabo a una temperatura del gas de secado de 160 a 250ºC.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el secado por pulverización se lleva a cabo en un secador por pulverización de lecho fluido.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como disolución acuosa de nicotinato amónico se emplea la disolución obtenida mediante adición de amoníaco a la disolución bruta acuosa, eventualmente concentrada, proveniente de la oxidación catalítica de 3-metilpiridina
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el amoníaco para la preparación de la disolución de nicotinato amónico se retira, total o parcialmente, del gas de escape del secador por pulverización.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el agua contenida en el gas de escape del secador por pulverización se recicla total o parcialmente al reactor de oxidación.
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